Schweizerische Maturitätsprüfung Gruppe / Kandidat/in Nr:... Winter 2010, Zürich Name/Vorname:...

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1 Gruppe / Kandidat/in Nr:... Name/Vorname:... Grundlagenfach Bereich Teil: NATURWISSENSCHAFTEN Chemie Verfasser: Richtzeit: Hilfsmittel: Hinweise: R. Guenin, J. Lipscher, S. Steiner 80 Minuten (von total 4 Stunden) Alle benötigten Tabellen und eine Kopie des Periodensystems der Elemente liegen dieser Prüfung bei. Erlaubt ist ein nicht programmierbarer Rechner. 1. Die Antworten sind direkt auf die Aufgabenblätter zu schreiben. 2. Bei Berechnungen muss der Lösungsweg ersichtlich sein. Das Ergebnis darf nicht mehr als 5 % vom richtigen Wert abweichen. 3. Die Heftklammern bitte nicht lösen. 4. Fassen Sie sich kurz. Unpräzise Antworten ergeben nicht die ganze Punktzahl. 5. Unleserliches wird nicht korrigiert und demzufolge auch nicht bewertet. 6. Die erreichbaren Punktzahlen sind angegeben. 7. Zur Erreichung der Note 6 müssen nicht alle Aufgaben vollständig gelöst werden. Punktemaximum: 47 Punkte Und nun wünschen wir Ihnen viel Erfolg! Für die Korrigierenden:... Erreichte Punktzahl:... Punkte Note * (auf Zehntelnote gerundet):... * Die Gesamtnote im Bereich Naturwissenschaften setzt sich aus den Noten in den drei Prüfungsteilen (Biologie, Chemie, Physik) zusammen.

2 Teil A 1) Sind die folgenden Behauptungen richtig oder falsch? Kreuzen Sie die korrekte Antwort an. Ohne Begründung. 2 P Behauptung richtig falsch Bei einer chemischen Reaktion wird immer Energie frei. [ ] [ ] Die Anzahl Protonen im Kern eines Atoms ist immer [ ] [ ] gleich gross wie die Anzahl Neutronen. Die Molmasse von Ammoniak beträgt 17 g/mol. [ ] [ ] Die Verbindung 2-Methylpropan weist die die Molekülformel C 4 H 10 auf. [ ] [ ] 2) Geben Sie die Masse einer Stoffportion Eisen an, welche die gleiche Anzahl Atome enthält, wie die Stoffportion 36 g Kohlenstoff. Der Rechenweg muss ersichtlich sein. 2 P 3) Betrachten Sie die folgenden Stoffe. Aluminium, Kaliumbromid, Methan, Ethanol und PVC a) Welcher Stoff (welche Stoffe) ist (sind) wasserlöslich? Begründen Sie Ihre Antwort auf der Teilchenebene. Folgende(r) Stoff(e) ist(sind) wasserlöslich Begründung Gedruckt am Seite 2 von 12

3 b) Welcher Stoff wird den tiefsten Siedepunkt aufweisen? Begründen Sie Ihre Antwort auf der Teilchenebene. Der folgende Stoff hat den tiefsten Siedepunkt: Begründung c) Welcher Stoff (welche Stoffe) leitet(n) im festen Zustand den elektrischen Strom? Begründen Sie Ihre Antwort auf der Teilchenebene. Der (die) folgende(n) Stoff(e) leitet(n) den elektrischen Strom im festen Zustand: Begründung d) Welcher Stoff (welche Stoffe) leitet(n) in wässriger Lösung den elektrischen Strom? Begründen Sie Ihre Antwort auf der Teilchenebene. Der (die) folgende(n) Stoff(e) leitet(n) den elektrischen Strom in wässriger Lösung: Begründung Gedruckt am Seite 3 von 12

4 Teil B 4) Sie haben eine farblose Flüssigkeit vor sich. Die Flüssigkeit ist nicht wasserlöslich und reagiert in Dunkelheit bereitwillig mit Brom. Um welchen der unten aufgeführten Stoffe könnte es sich hierbei handeln? Begründen Sie Ihre Antwort. C 6 H 14, C 3 H 7 OH, Benzol (C 6 H 6 ), CH 3 COOH, C 6 H 12 Es handelt sich um den folgenden Stoff: Begründung 5) Ordnen Sie die folgenden wässrigen Lösungen den unten stehenden Eigenschaften zu. Alle Lösungen weisen eine Konzentration von 0,1 M auf. CH 3 COOH(aq), HCl(aq), C 2 H 5 OH(aq), Na 2 CO 3 (aq) 2 P Eine Lösung, welche den elektrischen Strom leitet und einen wesentlich höheren ph-wert als 7 aufweist. Eine Lösung, welche praktisch keinen elektrischen Strom leitet. Eine Lösung, welche den elektrischen Strom leitet und einen ph-wert von 1 aufweist. Eine Lösung, welche den elektrischen Strom leitet und einen ph-wert tiefer als 7 aber höher als 1 aufweist. Gedruckt am Seite 4 von 12

5 6) Das Element Brom a) Füllen Sie bitte die unten stehende Tabelle für das folgende Isotop des Broms aus 2,5 P Anzahl Protonen Anzahl Neutronen Anzahl Elektronen Anzahl Valenzelektronen Oxidationszahl im HBr- Molekül b) Geben Sie die vollständige Reaktionsgleichung für die Reaktion von elementarem Brom mit elementarem Aluminium an. c) Geben Sie die vollständige Reaktionsgleichung für die Reaktion von elementarem Brom mit Ethan an (Molekülformeln). d) Bromwasserstoff reagiert in einer Säure/Base-Reaktion mit Ammoniak. Geben Sie die vollständige Reaktionsgleichung für diese Reaktion an. e) Erklären Sie auf der Teilchenebene, warum Brom einen höheren Siedepunkt als Chlor aufweist. Gedruckt am Seite 5 von 12

6 7) Füllen Sie bitte die nachfolgende Tabelle aus. Handelt es sich bei dem angegebenen Stoff um eine molekulare Verbindung, so sollten Sie die letzten drei Spalten der Tabelle ausfüllen. Sollte es sich bei der angegebenen Verbindung um ein Salz handeln, so füllen Sie die ersten zwei Spalten der Tabelle aus. 4 P Stoff Mg(NO 3 ) 2 C 2 H 4 CO 2 K 3 N Formel des Kations einschliesslich der Ladung Salze Formel des Anions einschliesslich der Ladung Lewis-Formel Molekulare Verbindungen Räumliche Gestalt des Moleküls Ist das Molekül polar oder unpolar? unpolar [ ] polar [ ] unpolar [ ] polar [ ] unpolar [ ] polar [ ] unpolar [ ] polar [ ] Teil C 8) Betrachten Sie bitte die nachfolgenden chemischen Reaktionen. a) Erklären Sie auf der Teilchenebene, warum die Reaktion 1) exotherm verläuft. Gedruckt am Seite 6 von 12

7 b) Bei welcher Reaktion (welchen Reaktionen) wird sich das chemische Gleichgewicht bei einer Druckerhöhung nach rechts verschieben? Begründen Sie Ihre Antwort. Das chemische Gleichgewicht verschiebt sich bei einer Druckerhöhung nach rechts bei der(n) Reaktion(en) Nummer [ ] Erklärung c) Bei der Reaktion Nummer 4 verschiebt sich das chemische Gleichgewicht bei einer Erhöhung der Temperatur nach rechts. Verläuft nun die Hinreaktion exotherm oder endotherm? Begründen Sie Ihre Antwort. Die Hinreaktion verläuft exotherm [ ] endotherm [ ] Erklärung d) Bei welcher Reaktion (welchen Reaktionen) wird sich das chemische Gleichgewicht bei einer Druckerhöhung gar nicht verschieben? Das chemische Gleichgewicht verschiebt sich bei einer Druckerhöhung gar nicht bei der(n) Reaktion(en) Nummer [ ] Erklärung Gedruckt am Seite 7 von 12

8 9) Ein umweltfreundliches Auto Das oben abgebildete Auto stösst durchschnittlich 132 g Kohlenstoffdioxid pro 1 km Fahrt aus. Gesucht ist der durchschnittliche Benzinverbrauch in Liter pro 100 km, unter der Annahme, dass der Motor des Autos reines Heptan C 7 H 16 zu Kohlenstoffdioxid und Wasser verbrennt. Geben Sie die vollständige Reaktionsgleichung für die Verbrennung von Heptan zu Kohlenstoffdioxid und Wasser an der Luft an. Berechnen Sie die Menge Heptan in Gramm, welche zur Entstehung von 132 g Kohlenstoffdioxid führt. Ermitteln Sie nun den durchschnittlichen Heptanverbrauch dieses Autos in Liter/100 km. Die Dichte des Heptans beträgt 0,648 g/cm 3. Gedruckt am Seite 8 von 12

9 10) Geben Sie die Lewisformeln einschliesslich aller freien Elektronenpaare der folgenden Verbindungen an. Benennen Sie anschliessend die angegebene Verbindung nach den Regeln der IUPAC. 8 P Verbindung Eine Aminosäure, deren Molekül drei Kohlenstoffatome enthält. Formel Lewis-Formel und Name Name Ein Kohlenwasserstoff, mit der Molekülformel C 6 H 14, dessen Molekül eine Kette aus vier Kohlenstoffatomen enthält. Formel Name Ein Amin, welcher in seiner Struktur zwei CH 3 -Gruppen aufweist. Formel Name Eine organische Verbindung mit der Molekülformel C 3 H 6 O 2 Formel Name Gedruckt am Seite 9 von 12

10 11) Verbrennung schwefelhaltiger Kohle Füllen Sie die fehlenden Formeln der Stoffe oder die fehlenden Begriffe in die unten stehende grafische Darstellung ein. 3 P Gedruckt am Seite 10 von 12

11 12) Atome und elektromagnetische Strahlung Elektromagnetische Strahlung spielt eine wichtige Rolle in der Chemie, da etliche wichtige Reaktionen durch Licht ausgelöst werden (Fotosynthese, Hautbräunung, etc.). a) Zur Spaltung eines Chlormoleküls in die beiden Chloratome werden 4, Joule Energie gebraucht. Berechnen Sie aus dieser Angabe die Bindungsenergie von elementarem Chlor in kj/mol. (Die avogadrosche Zahl = 6, ). Zwischen der Energie von Lichtwellen und ihrer Wellenlänge besteht folgende Beziehung: wobei E Energie der Lichtwelle h = Plancksche Konstante = 6, J s c = Lichtgeschwindigkeit im Vakuum = m s -1 λ (lambda) = Wellenlänge des Lichtes in Metern b) Welche Wellenlänge muss das Licht haben, damit die Bindung im Chlormolekül gespalten werden kann? c) Liegt Licht dieser Wellenlänge im sichtbaren oder im ultravioletten Bereich der elektromagnetischen Strahlung? 0,5 P Gedruckt am Seite 11 von 12

12 d) Erhitzt man Natriumchlorid in der Flamme des Bunsenbrenners, so leuchtet die Flamme intensiv orange. Zerlegt man das Licht mit einem Prisma, so findet man heraus, dass die erhitzten Natriumatome nur Licht einer einzigen Wellenlänge aussenden. Erklären Sie diesen Sachverhalt durch das Atommodell von Bohr. Gedruckt am Seite 12 von 12

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